[发明专利]超快激光器三倍频装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超快激光器三倍频装置及其方法。

背景技术

超快激光器(皮秒，飞秒)以其高的峰值功率、窄的脉冲宽度，在材料精细微加工，半导体行业，太阳能光伏，科学研究等领域得到了广泛的应用。相对于纳秒激光，采用超快激光加工材料，具有精度高、热影响区域小、加工边缘无毛刺等优点。超快激光根据波长分超快红外、绿光及紫外激光。超快紫外激光相对于超快红外和绿光激光，光子能量更高，作用在材料上直接破坏材料分子键，有效降低或者消除激光加工引起的热效应。同时，因紫外波长更短，经过聚焦后光斑会更小，进一步提升材料加工精度。

超快紫外激光的获得通常是基于超快红外激光，利用二倍频技术将红外激光转换为绿光激光，再利用三倍频技术，将未转换的红外激光与绿光激光通过三倍频晶体转换为紫外激光，后面再用分光镜将红外和绿光与紫外光分开，单独让紫外光输出。

因为超快紫外激光器稳定性和寿命问题很难控制，目前全球只有少数几家公司可以提供超快紫外激光器，影响紫外激光器稳定性和寿命的主要因素是三倍频晶体端面和镜片损伤。用于超快激光器的三倍频晶体通常为长方体，输入端面镀有红外和绿光增透膜，输出端面镀有红外，绿光及紫外三波长增透膜，由于完成和频后产生的紫外激光光子能量高，非常容易破坏输出端面膜层，造成输出功率下降和光束质量恶化。为了延长晶体和镜片使用寿命，有些公司采用换点技术(激光器运行几百小时后，通过电动平台移动晶体)，有些公司增加空气过滤器，改善三倍频晶体的使用环境，延长寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种超快激光器三倍频装置及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

超快激光器三倍频装置，其特征在于：超快红外激光器的输出光路依次布置有二倍频晶体和三倍频晶体，所述三倍频晶体输出端面为布儒斯特角切割的输出端面，其红外光输出光路上和绿光输出光路上均设有挡光块，紫外光输出光路上设有楔形镜。

进一步地，上述的超快激光器三倍频装置，其中，所述二倍频晶体设有用于控温的控温模块。

进一步地，上述的超快激光器三倍频装置，其中，所述三倍频晶体设有用于控温的控温模块。

进一步地，上述的超快激光器三倍频装置，其中，所述楔形镜的前端面为布角切割面，后端面为垂直切割面。

进一步地，上述的超快激光器三倍频装置，其中，所述楔形镜为熔石英镜片。

本发明超快激光器三倍频方法，超快红外激光器输出红外激光，经过二倍频晶体后，部分红外光转换为绿光，剩余红外光和绿光经过三倍频晶体后产生紫外光，三种波长光经过三倍频晶体的布儒斯特角切割的输出端面分成为不同方向传输，红外光输出光路上的挡光块挡住红外光，绿光输出光路上的挡光块挡住绿光，在三倍频晶体内产生的圆形光斑紫外光经过三倍频晶体布角后变成为椭圆形，椭圆形光斑经过楔形镜整形后再次变成为圆形光斑。

进一步地，上述的超快激光器三倍频方法，其中，所述楔形镜的前端面为布角切割面，后端面为垂直切割面。

进一步地，上述的超快激光器三倍频方法，其中，所述楔形镜为熔石英镜片。

进一步地，上述的超快激光器三倍频方法，其中，所述二倍频晶体设有用于控温的控温模块。

进一步地，上述的超快激光器三倍频方法，其中，所述三倍频晶体设有用于控温的控温模块。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本发明三倍频晶体的输出端面采用布儒斯特角切割，无需镀膜即可实现紫外光高透，完成和频后的红外，绿光及紫外激光经过布角后，分成不同方向传输，无需后续分光镜(镀膜容易被紫外光打坏)即可将紫外激光导出,实现紫外光高透，同时实现将三波长分开，避免增加分光镜，后续整形用的楔形镜也无需镀膜；

②紫外光经过布角后，光斑由圆形变成椭圆，为了再次获得圆形光斑，设置一楔形镜(布角切割的熔石英镜片)，将椭圆光斑整形为圆形光斑，楔形镜的输入面无镀膜，输出端面无镀膜；

③整个装置三倍频端面及后续镜片无镀膜，大大延长了三倍频晶体和光学镜片的使用寿命，提升了系统的稳定性；可以应用在其他紫外激光器中，解决三倍频晶体及其它光学器件因镀有紫外膜容易被打坏的问题，有效延长激光器使用寿命。

附图说明

图1：本发明的光路结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明具体实施方案。